CN108173765A - 一种报文转发方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种报文转发方法和装置，包括：在接收到数据报文后，查询与所述数据报文中的目的互联网协议IP地址对应的路由表项；其中，不同的路由表项关联到同一等价表，所述等价表中存储有多个出接口；基于查询到的路由表项中的转发标签对所述数据报文进行封装，并从关联的等价表中选择出接口；通过选择的出接口转发封装后的数据报文。能够缩减等价表的数量，节省了路由设备中的存储资源。本申请应用于路由设备。

Description

一种报文转发方法和装置

技术领域

本申请涉及通信技术领域，具体而言，涉及一种报文转发方法和装置。

背景技术

在多协议标签交换(Multi-Protocol Label Switching，MPLS)网络中，报文进入MPLS网络中的骨干网边缘路由器(Provider Edge Router，PE)时，PE会根据数据报文中的目的互联网协议(Internet Protocol，IP)地址，查寻路由表项，当存在等价路由时，每个路由表项会从自身所关联的等价表中确定出接口和转发标签，基于转发标签对数据报文进行封装，并从出接口转发。

在现有技术中，由于每个路由表项需要关联各自的等价表，进而当存在大量路由表项的时候，需要占用大量的空间存储等价表，浪费了路由设备上宝贵的存储资源。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种报文转发方法和装置，用于解决现有技术中等价表占用大量存储空间的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种报文转发方法，应用于路由设备，该方法包括：

在接收到数据报文后，查询与所述数据报文中的目的互联网协议IP地址对应的路由表项；其中，不同的路由表项关联到同一等价表，所述等价表中存储有多个出接口；

基于查询到的路由表项中的转发标签对所述数据报文进行封装，并从关联的等价表中选择出接口；

通过选择的出接口转发封装后的数据报文。

第二方面，本申请实施例提供了一种报文转发装置，应用于路由设备，该装置包括：

查询单元，用于在接收到数据报文后，查询与所述数据报文中的目的IP地址对应的路由表项；其中，不同的路由表项关联到同一等价表，所述等价表中存储有多个出接口；

封装单元，用于基于查询到的路由表项中的转发标签对所述数据报文进行封装；

确定单元，用于从关联的等价表中选择出接口；

转发单元，用于通过选择的出接口转发封装后的数据报文。

第三方面，本申请实施例提供了一种路由设备，所述路由设备包括接口板，所述接口板上设置有转发芯片；

所述转发芯片，用于在接收到数据报文后，查询与所述数据报文中的目的IP地址对应的路由表项；其中，不同的路由表项关联到同一等价表，所述等价表中存储有多个出接口；

基于查询到的路由表项中的转发标签对所述数据报文进行封装，并从关联的等价表中选择出接口；

通过选择的出接口转发封装后的数据报文。

第四方面，本申请提供了一种机器可读存储介质，存储有机器可执行指令，在被处理器调用和执行时，所述机器可执行指令促使所述处理器：实现上述的方法步骤。

本申请实施例提供的报文转发方法和装置，等价表中不再存储转发标签，而存储在路由表中，在接收到数据报文后，从路由表中确定转发标签并进行封装，从等价表中确定出接口，因此，可以将每个路由表项关联到同一个等价表上，从而缩减等价表的数量，节省了路由设备中的存储资源。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例的一种报文转发方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的路由表项和等价表之间的关联关系图；

图3为本申请实施例提供的一种路由设备的结构示意图；

图4为现有技术中路由表项和等价表之间的关联关系图；

图5为本申请实施例提供的一种报文转发装置的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的另一种报文转发装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在路由设备中，存在两种查表转发方式，即软件转发和硬件转发，下面分别对两种转发方式进行介绍。

方式1、软件转发

路由设备包含处理器。路由设备根据路由协议获取路由信息，处理器根据路由计算生成路由表后，并存储该路由表。在接收到数据报文后，通过路由设备的处理器查找对应的路由表项，并进行转发。

方式2、硬件转发

路由设备包含处理器和转发芯片。路由设备根据路由协议获取路由信息，处理器根据路由计算生成路由表后，将该路由表存储到处理器对应的存储介质中。此时，处理器会基于所存储的路由表，生成转发信息库(Forwarding Information Base，FIB)表(也称为转发表)，并将FIB表下发到转发芯片进行存储。在接收到数据报文后，通过转发芯片查找自身存储的转发表，并进行转发。实际上，转发表也可以理解为路由表，只是存储的形式不同。为了描述方便，下面统称为路由表，路由表中包含多个路由表项。

针对每个数据报文，一般有多条到达同一目的IP地址的链路，若这些链路的消耗(Cost)值相同，则路由设备基于标签分发协议(Label Distribution Protocol，LDP)为每个目的IP地址对应的数据报文分配一个转发标签，不同的目的IP地址对应不同的转发标签。

本申请实施例提供一种报文转发方法，适用上述软件转发和硬件转发，如图1所示，该方法在路由设备中执行，包括以下步骤：

S101，在接收到数据报文后，查询与所述数据报文中的目的IP地址对应的路由表项。

路由表项至少包含目的IP地址、转发标签以及路由表项和等价表之间的对应关系。例如，可以在路由表中保存等价表的等价基址。其中，不同的路由表项通过该等价基址关联到同一等价表，所述等价表中存储有多个出接口。路由表项和等价表之间的关系如图2所示。

以下以硬件转发为例进行描述。在硬件转发的场景下，路由设备，如图3所示，包括主控板、网板和接口板。主控板用于路由计算、路由表项的下发等功能；网板与主控板和接口板连接，用于数据报文的设备内转发，以及接口板之间的数据报文跨板转发；接口板用于接收数据报文，并基于查表进行数据报文转发。接口板包括处理器和转发芯片，处理器以软件表形式存储路由表，并基于软件表向转发芯片下发路由表，并以硬件表的形式存储。在转发芯片中存储路由表(以硬件表形式)和等价表。

当路由设备的接口板接收到数据报文时，转发芯片提取数据报文中的目的IP地址，根据该目的IP地址查找自身存储的路由表，确定与该目的IP地址匹配的路由表项，获取该路由表项中的转发标签和等价基址。该转发标签指MPLS组网中的转发标签，该等价基址指等价表在路由设备中所存储的位置信息，基于该等价基址可以查找到等价表。

S102，基于查询到的路由表项中的转发标签对所述数据报文进行封装，并从关联的等价表中选择出接口。

S103，通过选择的出接口转发封装后的数据报文。

转发芯片基于查找到的转发标签，对数据报文进行封装。之后基于该路由表项中提取的等价基址在存储介质(例如转发芯片的内存)中查找等价表，并从等价表中选择一个出接口对封装后的数据报文进行转发。其中，对于出接口的选择，可以采用随机选择的方式，也可以基于预设的转发策略进行选择，例如，可以基于哈希算法从多个出接口中选择一个进行转发，从而实现转发过程的负载均衡。

对于软件转发的场景，不同在于路由表和等价表的存储位置，以及执行转发的部件不同，即路由表和等价表都存储在处理器的存储介质中(例如路由设备的内存)。在执行转发时，由处理器根据目的IP地址进行查找，并基于确定的路由表和等价表进行数据报文的封装和转发。

本申请提供的报文转发方法，等价表中不再存储转发标签，而存储在路由表中，在接收到数据报文后，从路由表中确定转发标签并进行封装，从等价表中确定出接口，因此，可以将每个路由表项映射到同一个等价表上，从而缩减等价表的数量，节省了路由设备中的存储资源。

在现有技术中，路由表和等价表之间的关联关系如图4所示，在路由设备中由于转发标签的不同，会针对每一个路由表项存储一个对应等价表，这样一来，会占用大量的存储资源；而本申请中，如图2所示，由于对路由表和等价表中所存储的内容进行改进，将转发标签保存到路由表中，从而可以将等价表整合成一个，也就可以节省出为存储大量等价表而占用的存储资源。

上述的路由表和等价表可以以静态的形式生成，也可以通过路由协议的动态形式生成，在此对路由表和等价表的生成形式不做限制。

可选的，当路由表和等价表基于路由协议动态生成时，在查询与所述数据报文中的目的互联网协议IP地址对应的路由表项之前，所述方法还包括：

S201，根据路由协议获取到的路由信息。

路由设备上的主控板基于路由协议收集路由设备相关的路由信息，其中，所述路由信息中包含目的IP地址、转发标签和出接口。对所应用的路由协议不进行限制。

S202，当根据所述目的IP地址和所述出接口确定存在等价路由时，则生成等价表，并记录该等价表的等价基址。

当主控板根据路由信息确定到达同一设备(即目的IP地址相同，并且由于是同一设备，所以该设备所应用的转发标签也是相同的)存在多个出接口时，则认为到达该设备存在等价路由。基于路由信息，生成等价表，在该等价表中包含多个可以进行数据报文转发的出接口。并且，到达不同设备(即目的IP地址不同，并且，应用转发标签不同)的出接口可能相同，则这些目的IP地址所对应的路由表项可以应用同一个等价表，因此这些路由表项可以关联到同一个等价表来实现数据报文的转发。此时，针对这些路由表项，主控板的处理器可以只生成一个等价表，并将该等价表下发到接口板的转发芯片进行存储，在存储等价表时，接口板可以记录下存储该等价表的位置信息，即等价基址。该下发的等价表中包含有多个出接口，而不包含转发标签。

S203，根据所述路由信息进行计算，生成路由表，并通过所述等价基址将所述路由表中的路由表项关联到所述等价表。

主控板根据路由信息的计算结果，生成与该等价表相关联的路由表项，并将其下发到接口板，该路由表中至少包含目的IP地址、转发标签和关联到等价表的等价基址。接口板的处理器接收该路由表项，并将接口板记录的等价基址写入到路由表的各个路由表项中，从而建立路由表项和等价表之间的关联，接口板的处理器将路由表下发到对应的转发芯片中，以使转发芯片进行存储，形成指导转发的硬件表。至此，路由设备完成了一次表的动态生成，用于指导后续接收到数据报文时的转发。

如果在路由设备中，存在到达不同设备的出接口不同的情况，则可以生成多个等价表进行不同的关联。例如，目的IP地址1、……目的IP地址n关联到等价表1，目的IP地址n+1、……目的IP地址n+m关联到等价表2。虽然，路由设备中仍需要进行存储多个等价表，但每个等价表对应到了多个路由表项，同样可以减少路由设备中所存储的等价表数量，节省了路由设备的存储资源。

由于路由设备的出接口的状态可能发生变化，例如，由工作状态变为异常状态，此时，等价表中会存在异常的出接口，该出接口无法完成数据报文的转发。那么就需要对等价表进行更新，删除处于异常状态的出接口。

可选的，所述方法还包括：

S301，监测等价表中各出接口的状态。

S302，当监测到的等价表中的出接口的状态变化时，更新所述等价表。

接口板对本板上的出接口的状态进行监测，当确定出接口的状态由正常状态变为异常状态时，则转发芯片向本板的处理器上报变为异常状态的出接口，处理器根据这次上报更新自身存储的等价表，并将该等价表中与该出接口相关的等价表项删除，或者在等价表存在状态标识位的情况下将该等价表项置为失效，并将更新后的等价表下发到转发芯片。

此时，转发芯片接收到更新后的等价表后，可以基于记录的等价基址找到等价表，并通过更新后的等价表覆盖原有的等价表，以完成更新。

与出接口变为异常状态相对应的，当出接口从异常状态变为正常状态时，转发芯片可以向接口板的处理器上报该状态变化，从而使处理器对等价表进行更新，例如可以通过增加一条等价表项或者将该出接口对应的等价表项置为有效的方式进行更新，并将更新后的等价表下发到转发芯片覆盖原有等价表。

当路由设备采用软件转发的形式时，仅更新的等价表所存储的位置不同，不再赘述。

由于本申请中，转发标签存储在路由表中，可以对等价表进行整合，从而使一个等价表关联多个路由表项，在进行等价表的更新时，可以仅对较少的等价表进行更新，大幅度地提高了等价表中的出接口出现异常时的收敛速度，减少了收敛过程中的丢包，提升了路由设备的可靠性。

对应于所提供的一种报文转发方法，本申请还提供了一种报文转发装置，应用于路由设备，如图5所示，包括：

查询单元501，用于在接收到数据报文后，查询与所述数据报文中的目的IP地址对应的路由表项；其中，不同的路由表项关联到同一等价表，所述等价表中存储有多个出接口；

封装单元502，用于基于查询到的路由表项中的转发标签对所述数据报文进行封装；

确定单元503，用于从关联的等价表中选择出接口；

转发单元404，用于通过选择的出接口转发封装后的数据报文。

可选的，如图6所示，所述装置还包括：

获取单元505，用于根据路由协议获取路由信息，其中，所述路由信息中包含目的IP地址、转发标签和出接口；

生成单元506，用于当根据所述目的IP地址和所述出接口确定存在等价路由时，则生成等价表，并记录该等价表的等价基址；

根据所述路由信息进行计算，生成路由表项，并通过所述等价基址将所述路由表项关联到所述等价表。

可选的，所述装置还包括：

监测单元507，用于监测等价表中各出接口的状态；

更新单元508，用于当监测到的等价表中的出接口的状态变化时，更新所述等价表。

本申请提供的报文转发装置，等价表中不再存储转发标签，而存储在路由表中，在接收到数据报文后，从路由表中确定转发标签并进行封装，从等价表中确定出接口，因此，可以将每个路由表项映射到同一个等价表上，从而缩减等价表的数量，节省了路由设备中的存储资源。

相对应的，本申请还提供了一种路由设备，如图3所示，包括接口板，该接口板上设置有转发芯片；

所述转发芯片，用于在接收到数据报文后，查询与所述数据报文中的目的IP地址对应的路由表项；其中，不同的路由表项关联到同一等价表，所述等价表中存储有多个出接口；

基于查询到的路由表项中的转发标签对所述数据报文进行封装，并从关联的等价表中选择出接口；

通过选择的出接口转发封装后的数据报文。

可选的，所述路由设备，还包括主控板，所述接口板还包括处理器；

所述处理器，用于接收所述主控板下发的路由信息，所述路由信息中包含目的IP地址、转发标签和出接口；

当根据所述路由信息确定存在等价路由时，向所述转发芯片下发路由表项和与所述路由表对应的等价表；

所述转发芯片，还用于存储所述等价表和所述路由表项，并通过所述等价表的等价基址将所述路由表项关联到所述等价表。

可选的，所述转发芯片还用于当监测到的等价表中的出接口的状态变化时，向所述处理器上报；

接收所述处理器下发的更新后的等价表，并基于所述等价基址存储所述更新后的等价表。

本申请提供的路由设备，等价表中不再存储转发标签，而存储在路由表中，在接收到数据报文后，从路由表中确定转发标签并进行封装，从等价表中确定出接口，因此，可以将每个路由表项映射到同一个等价表上，从而缩减等价表的数量，节省了路由设备中的存储资源。

想对应的，本申请还提供了一种一种机器可读存储介质，其特征在于，存储有机器可执行指令，在被处理器调用和执行时，所述机器可执行指令促使所述处理器执行上述的报文转发方法。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种报文转发方法，其特征在于，应用于路由设备，该方法包括：

在接收到数据报文后，查询与所述数据报文中的目的互联网协议IP地址对应的路由表项；其中，不同的路由表项关联到同一等价表，所述等价表中存储有多个出接口；

基于查询到的路由表项中的转发标签对所述数据报文进行封装，并从关联的等价表中选择出接口；

通过选择的出接口转发封装后的数据报文。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述查询与所述数据报文中的目的互联网协议IP地址对应的路由表项之前，该方法还包括：

根据路由协议获取路由信息，其中，所述路由信息中包含目的IP地址、转发标签和出接口；

当根据所述目的IP地址和所述出接口确定存在等价路由时，则生成等价表，并记录该等价表的等价基址；

根据所述路由信息进行计算，生成路由表项，并通过所述等价基址将所述路由表项关联到所述等价表。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

监测等价表中各出接口的状态；

当监测到的等价表中的出接口的状态变化时，更新所述等价表。

4.一种报文转发装置，其特征在于，应用于路由设备，该装置包括：

查询单元，用于在接收到数据报文后，查询与所述数据报文中的目的IP地址对应的路由表项；其中，不同的路由表项关联到同一等价表，所述等价表中存储有多个出接口；

封装单元，用于基于查询到的路由表项中的转发标签对所述数据报文进行封装；

确定单元，用于从关联的等价表中选择出接口；

转发单元，用于通过选择的出接口转发封装后的数据报文。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括：

获取单元，用于根据路由协议获取路由信息，其中，所述路由信息中包含目的IP地址、转发标签和出接口；

生成单元，用于当根据所述目的IP地址和所述出接口确定存在等价路由时，则生成等价表，并记录该等价表的等价基址；

根据所述路由信息进行计算，生成路由表项，并通过所述等价基址将所述路由表项关联到所述等价表。

6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括：

监测单元，用于监测等价表中各出接口的状态；

更新单元，用于当监测到的等价表中的出接口的状态变化时，更新所述等价表。

7.一种路由设备，其特征在于，所述路由设备包括接口板，所述接口板上设置有转发芯片；

所述转发芯片，用于在接收到数据报文后，查询与所述数据报文中的目的IP地址对应的路由表项；其中，不同的路由表项关联到同一等价表，所述等价表中存储有多个出接口；

基于查询到的路由表项中的转发标签对所述数据报文进行封装，并从关联的等价表中选择出接口；

通过选择的出接口转发封装后的数据报文。

8.如权利要求7所述的路由设备，其特征在于，还包括主控板，所述接口板还包括处理器；

所述处理器，用于接收所述主控板下发的路由信息，所述路由信息中包含目的IP地址、转发标签和出接口；

当根据所述路由信息确定存在等价路由时，向所述转发芯片下发路由表项和与所述路由表对应的等价表；

所述转发芯片，还用于存储所述等价表和所述路由表项，并通过所述等价表的等价基址将所述路由表项关联到所述等价表。

9.如权利要求7所述的路由设备，其特征在于，所述转发芯片还用于当监测到的等价表中的出接口的状态变化时，向所述处理器上报；

接收所述处理器下发的更新后的等价表，并基于所述等价基址存储所述更新后的等价表。

10.一种机器可读存储介质，其特征在于，存储有机器可执行指令，在被处理器调用和执行时，所述机器可执行指令促使所述处理器：实现权利要求1-3中任一所述的方法步骤。